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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】タンディッシュフラックス及びこれを用いた鋳造方法
(51)【国際特許分類】
B22D 11/108 20060101AFI20240116BHJP
【ＦＩ】
B22D11/108 A
B22D11/108 F
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022555841
(86)(22)【出願日】2021-01-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-08
(86)【国際出願番号】 KR2021001152
(87)【国際公開番号】W WO2021187749
(87)【国際公開日】2021-09-23
【審査請求日】2022-09-15
(31)【優先権主張番号】10-2020-0033221
(32)【優先日】2020-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】592000691
【氏名又は名称】ポスコホールディングス インコーポレーティッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョン，ソン フン
【審査官】坂本 薫昭
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－２４６４０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４８７４７５５（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｄ １１／１０，１１／１０８，１１／１１，１１／１１１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋳造の際にタンディッシュに投入されるタンディッシュフラックスであって、全体の重量％に対して、酸化カルシウム（ＣａＯ）を４０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を２５重量％～４０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を５重量％～１０重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）を２重量％～１０重量％を含み、残りは不可避な不純物からなり、
前記タンディッシュフラックスは、１４００℃における粘度が７ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とするタンディッシュフラックス。
【請求項2】
前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、前記酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項3】
前記タンディッシュフラックスは、前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、２重量％～１０重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び２重量％～１０重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項4】
前記タンディッシュフラックスは、前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、２重量％～６重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び２重量％～６重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項5】
前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、前記酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、前記酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、前記酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％含まれていることを特徴とする請求項４に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項6】
前記タンディッシュフラックスの融点は１３１０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項7】
前記タンディッシュフラックスの融点は１２８０℃以下であることを特徴とする請求項６に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項8】
前記タンディッシュフラックスは、１４００℃における粘度が２ｐｏｉｓｅ以上４ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタンディッシュフラックス。
【請求項9】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタンディッシュフラックスを用意する過程と、タンディッシュに溶鋼を供給する過程と、
前記タンディッシュ内に前記タンディッシュフラックスを投入して、前記タンディッシュ内の溶鋼の湯面の上にフラックスプールを形成する過程と、
前記タンディッシュの溶鋼を鋳型に供給し、前記鋳型において溶鋼を凝固させて鋳片を鋳造する過程と、
を含むことを特徴とする鋳造方法。
【請求項10】
溶鋼が収容された取鍋を前記タンディッシュに複数回取り替えて接続して、前記タンディッシュに溶鋼を連続して供給する複数のチャージの鋳造を行い、前記複数のチャージの鋳造のうち、１回目の取鍋の溶鋼をタンディッシュに供給する１回目のチャージの鋳造において、前記タンディッシュに前記タンディッシュフラックスを投入し、
前記複数のチャージの鋳造のうち、最後のチャージの鋳造時に前記タンディッシュ内のフラックスプールの融点が１４００℃以下であることを特徴とする請求項９に記載の鋳造方法。
【請求項11】
前記タンディッシュに投入された前記タンディッシュフラックスは、８分内にすべて溶融されることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造方法。
【請求項12】
前記１回目のチャージの鋳造時にタンディッシュ内のフラックスプールの厚さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造方法。
【請求項13】
前記複数のチャージの鋳造のうち、１回目のチャージから最後のチャージの鋳造までの前記鋳型内の溶鋼の酸素の含量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タンディッシュフラックス及びこれを用いた鋳造方法に係り、さらに詳しくは、鋳片の品質及び生産性を向上させることのできるタンディッシュフラックス及びこれを用いた鋳造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋳造工程は、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注入し、鋳型内において半凝固された鋳片を引き抜いてスラブ、ブルーム、ビレット、ビームブランクなどの様々な形状の鋳片を製造する工程である。
【0003】
このような鋳造工程に際して、タンディッシュ内の溶鋼の介在物の除去、溶鋼の再酸化による介在物の発生及び溶鋼の温度の低下を抑えるために、タンディッシュ内の溶鋼の湯面をフラックスでカバーする。
【0004】
フラックスは、固相またはパウダーの状態に用意され、鋳造の初期に所定の量の溶鋼が収容されているタンディッシュに前記フラックスを投入する。タンディッシュにフラックスが投入されれば、これは、溶鋼の熱により溶融される。このため、溶鋼の湯面の上に溶融されたフラックス、すなわち、フラックスプールが所定の厚さに形成される。すなわち、溶鋼の湯面がフラックスプールによりカバーされる。溶鋼の湯面にフラックスプールが形成されれば、溶鋼中の介在物がフラックスプールに溶解されて吸収され、このため、溶鋼中の介在物が除去される。なお、フラックスプールが大気と溶鋼との間の接触を遮断するため、溶鋼の再酸化及び温度の低下を抑える。
【0005】
一方、タンディッシュに供給された固相のフラックスは、所定の時間が経過して始めて溶融される。ところが、鋳造の初期には投入されたフラックスが溶融される時間が足りないため、フラックスプールの生成量が足りず、その厚さが薄い。このため、鋳造の初期に形成されたフラックスプールは介在物への溶解度が低く、大気との遮断効果が弱い。これにより、溶鋼中の介在物の除去率が低く、溶鋼の再酸化による介在物が多量生じてしまうことにより、鋳片の表面または内部に溶鋼中の介在物による欠陥が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】韓国登録特許第１２３３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的とするところは、介在物の溶解度が向上したタンディッシュフラックス及びこれを用いた鋳造方法を提供することである。
【0008】
また、本発明が目的とするところは、溶鋼の再酸化及びこれによる介在物の発生を抑制もしくは防止することのできるタンディッシュフラックス及びこれを用いた鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、鋳造の際にタンディッシュに投入されるタンディッシュフラックスであって、全体の重量％に対して、酸化カルシウム（ＣａＯ）を４０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を２５重量％～４０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を５重量％～１０重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）を２重量％～１０重量％を含み、残りは不可避な不純物からなる。
【0010】
前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、前記酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％含まれてもよい。
【0011】
前記タンディッシュフラックスは、２重量％～１０重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び２重量％～１０重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含んでいてもよい。
【0012】
前記タンディッシュフラックスは、２重量％～６重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び２重量％～６重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含んでいてもよい。
【0013】
前記タンディッシュフラックスの全体の重量％に対して、前記酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、前記酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、前記酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％含まれてもよい。
【0014】
前記タンディッシュフラックスの融点は１３１０℃以下である。
【0015】
前記タンディッシュフラックスの融点は、１２８０℃以下であってもよい。
【0016】
前記タンディッシュフラックスは、１４００℃における粘度が７ｐｏｉｓｅ以下である。
【0017】
前記タンディッシュフラックスは、１４００℃における粘度が２ｐｏｉｓｅ以上４ｐｏｉｓｅ以下であってもよい。
【0018】
本発明の鋳造方法は、タンディッシュフラックスを用意する過程と、タンディッシュに溶鋼を供給する過程と、前記タンディッシュ内に前記タンディッシュフラックスを投入して、前記タンディッシュ内の溶鋼の湯面の上にフラックスプールを形成する過程と、前記タンディッシュの溶鋼を鋳型に供給し、前記鋳型において溶鋼を凝固させて鋳片を鋳造する過程と、を含む。
【0019】
溶鋼が収容された取鍋を前記タンディッシュに複数回取り替えて接続して、前記タンディッシュに溶鋼を連続して供給する複数のチャージの鋳造を行い、前記複数のチャージの鋳造のうち、１回目の取鍋の溶鋼をタンディッシュに供給する１回目のチャージの鋳造において、前記タンディッシュに前記タンディッシュフラックスを投入し、前記複数のチャージの鋳造のうち、最後のチャージの鋳造時に前記タンディッシュ内のフラックスプールの融点が１４００℃以下である。
【0020】
前記タンディッシュに投入された前記タンディッシュフラックスは、８分内にすべて溶融される。
【0021】
前記１回目のチャージの鋳造時にタンディッシュ内のフラックスプールの厚さが１０ｍｍ以上である。
【0022】
前記複数のチャージの鋳造のうち、１回目のチャージから最後のチャージの鋳造までの前記鋳型内の溶鋼の酸素の含量が２０ｐｐｍ以下である。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、介在物の溶解度または介在物の除去効率が従来に比べて高い。これにより、従来に比べて介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【0024】
また、実施形態に係るフラックスの融点が従来に比べて低いので、溶融速度が速い。このため、実施形態に係るフラックスを用いる場合、従来に比べて短い時間内に多い量のフラックスを溶融することができる。これにより、鋳造の初期に十分な量及び厚さのフラックスプールが形成されることにより、鋳造の初期の再酸化及び温度の低下をより有効に防ぐことができる。
【0025】
そして、フラックスの融点が低いので、たとえ複数のチャージの鋳造を連続して行うとしても、フラックスの固化を抑制もしくは防止することができる。したがって、連続鋳造の初期から末期まで介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】通常の鋳造設備を示す図である。
【図2】第１乃至第５の実験例によるフラックスを用いた実験時における試片の浸食速度を示すグラフである。
【図3】実験装置を示す図である。
【図4】第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスをタンディッシュに投入したとき、時間の経過に伴うフラックスの溶融状態を撮った写真である。
【図5】第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて七回のチャージを連続して行う鋳造を行うとき、各チャージごとに鋳型内の溶鋼中の酸素の含量（ｐｐｍ）を測定した結果である。
【図6】第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージ（ｃｈａｒｇｅ）の鋳造を連続して行うとき、タンディッシュ内のフラックスの状態をチャージの順番に従って撮影して示す写真である。
【図7】第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージ（ｃｈａｒｇｅ）の鋳造を連続して行うとき、２回目、４回目、６回目のチャージ時にタンディッシュ内のフラックスの融点を測定した結果である。
【図8】第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージの鋳造を連続して行うとき、各チャージごとに鋳型内の溶鋼内の酸素の含量（ｐｐｍ）を測定した結果である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されていてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【0028】
本発明は、介在物の溶解度または介在物の除去効率が向上したタンディッシュフラックスに関するものである。なお、本発明は、溶鋼の再酸化及び温度の低下を抑制もしくは防止することのできるタンディッシュフラックスに関するものである。ここで、介在物の溶解度とは、フラックスに介在物が溶解される度合いのことを意味する。
【0029】
本発明の実施形態に係るタンディッシュフラックスについて説明するに当たって、まず、タンディッシュフラックスが適用される通常の鋳造方法について説明する。
【0030】
図１は、通常の鋳造設備を示す図である。
【0031】
鋳造工程は、タンディッシュ１００内に受鋼されている溶鋼Ｍが浸漬ノズル４００を介して鋳型３００に流れ込むと、冷却されている鋳型３００内において溶鋼Ｍが凝固され始めて中間製品である半凝固状態の鋳片が得られる工程である。鋳型３００から引き抜かれた半凝固鋳片は、前記鋳型３００の下側において一方向に並べて配置された複数のセグメント（図示せず）に沿って移動しながら成形及びさらなる冷却が行われて完全に凝固された鋳片となる。
【0032】
タンディッシュ１００は、取鍋２００から溶鋼を提供されて、これを鋳型３００に供給する。このために、取鍋２００をタンディッシュ１００の上側に移動させ、前記取鍋２００の下部に接続されたノズル（以下、取鍋ノズル２２０）、例えば、シュラウドノズル（Ｓｈｒｏｕｄ ｎｏｚｚｌｅ）の下部がタンディッシュ１００の内部に位置するようにする。このため、取鍋２００内の溶鋼は、取鍋ノズル２２０を介してタンディッシュ１００に供給された後、浸漬ノズル４００を介して鋳型３００に供給される。
【0033】
タンディッシュ１００は、内部空間を有する本体１１０及び本体１１０の上側を覆うカバー部材１４０を備える。カバー部材１４０には、取鍋ノズル２２０が嵌入する孔及びサンプリングのための孔が設けられてもよい。
【0034】
また、タンディッシュ１００は、取鍋ノズル２２０が嵌入する位置の外側に位置するように本体１１０内の上部に配設された上堰（ｗｅｉｒ）１２０及び上堰１２０の外側に位置するように本体１１０内の底面に配設された下堰（ｗｅｉｒ）１３０をさらに備えていてもよい。
【0035】
例えば、タンディッシュ１００の下側に２つの鋳型（以下、第１及び第２の鋳型３００：３００ａ、３００ｂ）が配置される場合、取鍋２００がタンディッシュ１００の上側に位置するとき、取鍋ノズル２２０が第１の鋳型３００ａと第２の鋳型３００ｂとの間に位置するように配置される。そして、上堰は一対にて設けられ、一対の上堰（以下、第１及び第２の上堰１２０：１２０ａ、１２０ｂ）は取鍋ノズル２２０を中心として両側にそれぞれ位置するように本体１１０内の上部に接続されてもよい。このとき、第１及び第２の上堰１２０ａ、１２０ｂの下端は、本体１１０内の底面から離れるように配設される。
【0036】
また、下堰１３０もまた一対にて設けられてもよく、一対の下堰（以下、第１及び第２の下堰１３０：１３０ａ、１３０ｂ）はタンディッシュ１００と鋳型とをつなぐ浸漬ノズルと上堰との間に位置するように配設されてもよい。すなわち、タンディッシュ１００と第１の鋳型３００ａとをつなぐ第１の浸漬ノズル４００ａと第１の上堰１２０ａとの間に第１の下堰１３０ａが位置し、タンディッシュ１００と第２の鋳型３００ｂとをつなぐ第２の浸漬ノズル４００ｂと第２の上堰１２０ｂとの間に第２の下堰１３０ｂが位置する。
【0037】
そして、上堰１２０の上下の延長長さは、下堰１３０の延長長さに比べて長く形成されてもよい。なお、上堰１２０の下端が下堰１３０の上端に比べて低く位置するように設けられる。
【0038】
タンディッシュ１００または本体１１０の内部空間は、第１の上堰１２０ａと第２の上堰１２０ｂとの間の空間である中央領域１１１ａ、中央領域１１１ａの一側の外側に位置している空間である第１の外側領域１１１ｂ及び中央領域１１１ａの他側の外側に位置している空間である第２の外側領域１１１ｃに仕切られてもよい。ここで、第１の外側領域１１１ｂは、本体１１０内の一方の側壁と第１の上堰１２０ａとの間の空間であり、第２の外側領域１１１ｃは、本体１１０内の他方の側壁と第２の上堰１２０ｂとの間の空間であると説明され得る。このようなタンディッシュ１００によれば、取鍋ノズル２２０を通過してタンディッシュ１００内の中央領域１１１ａに供給された溶鋼Ｍの一部は、第１の上堰１２０ａと第１の下堰１３０ａとの間の通路を介して第１の外側領域１１１ｂに移動し、第２の上堰１２０ｂと第２の下堰１３０ｂとの間の通路を介して第１の外側領域１１１ｂに移動する。なお、第１及び第２の外側領域１１１ｂ、１１１ｃに移動した溶鋼は、第１及び第２の浸漬ノズル４００ａ、４００ｂを介して第１及び第２の鋳型３００ａ、３００ｂに供給される。
【0039】
タンディッシュ１００は、上述したように、取鍋２００から溶鋼Ｍを提供されるが、以下、取鍋２００の溶鋼Ｍがタンディッシュ１００に供給される過程について簡略に説明する。取鍋２００の底面には、溶鋼Ｍの排出される通路である排出口２１０が設けられており、排出口２１０内には、酸化クロム及び酸化ケイ素などの金属酸化物を含むフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）が充填されている。フィラーは、取鍋２００内に収容された溶鋼Ｍの熱により焼結され、これにより、排出口２１０が焼結されたフィラーにより閉止されている。この状態で、取鍋ノズル２２０に設けられているゲート２２１をオープン（ｏｐｅｎ）すると、排出口２１０内において焼結されていたフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）が溶鋼Ｍの荷重により破壊される。このため、排出口２１０が自然開孔（開放）されることにより、取鍋２００内の溶鋼Ｍが排出口２１０及び取鍋ノズル２２０を通過してタンディッシュ１００に供給される。
【0040】
一方、鋳片を鋳造するに当たって、タンディッシュ１００に溶鋼Ｍを連続して供給して鋳片を鋳造する連続鋳造を行ってもよい。すなわち、タンディッシュ１００内の溶鋼Ｍが鋳型３００に完全に排出される前に、またはタンディッシュ１００内に溶鋼が空になる前に前記タンディッシュ１００に溶鋼を供給する。このために、溶鋼Ｍが収容されている取鍋２００をタンディッシュ１００に複数回接続する。すなわち、タンディッシュ１００内の溶鋼Ｍがすべて排出される前に、タンディッシュ１００の上側に位置している空いた取鍋２００を溶鋼Ｍが収容されている他の取鍋２００に取り替えて接続し、これを複数回行う。一般に、一つの取鍋２００に収容された溶鋼を用いて鋳片を鋳造することを１チャージ（ｃｈａｒｇｅ）と称する。そして、１番目（最初）の取鍋、２番目の取鍋、３番目の取鍋、…の順に取鍋を取り替えながら鋳片を鋳造するが、取鍋の順番または取り替えられる順番に応じて、その鋳造を１回目のチャージ、２回目のチャージ、３回目のチャージ、…と命名する。
【0041】
一方、取鍋２００に受鋼されてタンディッシュ１００に移動する溶鋼Ｍは、その前に不純物を除去する精練操業を終えた溶鋼である。不純物を除去する精練操業は、溶鋼中の硫黄（Ｓ）を除去する予備脱黄過程、転炉内の溶鋼に酸素を吹き込んで溶鋼中のリン（Ｐ）及び炭素（Ｃ）を除去する転炉精練過程及び溶鋼中の酸素（Ｏ）を除去する脱酸過程を含む。
【0042】
溶鋼中の酸素（Ｏ）を除去する脱酸を行うに当たって、溶鋼に脱酸剤、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を投入する。ところが、脱酸操業に際して溶鋼中の金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの介在物が生成され、この介在物は、鋳片の表面または内部欠陥の要因となる。このため、溶鋼中の介在物の除去のために真空脱ガス設備、例えば、ＲＨ（Ｒｈｅｉｎｓｔａｈｌ－Ｈｅｒａｕｓ）を用いてバブリング（ｂｕｂｂｌｉｎｇ）を行っているが、この段階において、溶鋼中の介在物を狙いの所定の含量以下に下げるのに限界がある。
【0043】
このため、鋳造工程においてさらに介在物を除去しており、このために、タンディッシュ１００の上部に介在物が溶解されて吸収可能なタンディッシュフラックス（以下、フラックスＦ）を投入する。このとき、タンディッシュ内に詰め込もうとする溶鋼目標量の４０％～４５％の溶鋼が詰め込まれた時点で、タンディッシュ１００にフラックスＦを投入する。
【0044】
また、複数のチャージの鋳造を連続して行う連続鋳造に際して、最初のチャージ、すなわち、１回目のチャージにおいてタンディッシュ１００にフラックスＦを投入した後、最後のチャージまでさらにフラックスを投入しない。すなわち、１回目のチャージにおいてタンディッシュに投入されたフラックスを用いて、複数のチャージの連続鋳造を行う。
【0045】
フラックスＦは、固相またはパウダーの状態に用意され、タンディッシュ１００内の溶鋼ＭにフラックスＦが投入されれば、フラックスＦが溶鋼の熱により溶融される。このため、溶鋼Ｍの湯面の上に所定の厚さの溶融されたフラックス層または液状のフラックス層が形成される。ここで、溶融されたフラックス層または液状のフラックス層は、フラックスプール（ｐｏｏｌ）ＦＰと命名可能である。このように、フラックスＦが溶融されて液状のフラックスプールＦＰが用意されれば、溶鋼Ｍ中の介在物が前記フラックスプールＦＰに溶解されて吸収され、これにより、溶鋼から介在物が除去される。すなわち、固相のフラックスＦが溶融されて液状のフラックスプールＦＰが形成されてはじめて、溶鋼Ｍ中の介在物が前記フラックスプールＦＰに溶解されて除去されることが可能になる。
【0046】
フラックスプールＦＰの介在物の吸収能は、前記フラックスプールＦＰの介在物の溶解度が増加することにつれて向上する。ここで、フラックスプールＦＰの介在物の溶解度とは、フラックスプールＦＰが介在物を溶解させ得る度合いのことを意味する。
【0047】
フラックスプールＦＰが十分な介在物の溶解度を有するためには、フラックスプールＦＰの粘度を低く確保する必要がある。すなわち、フラックスプールＦＰの粘度が十分に低いとき、フラックスプールＦＰの介在物の溶解度が向上する。
【0048】
上述したように、タンディッシュ１００に投入されるフラックスＦは、固相またはパウダーの状態であって、タンディッシュ１００内の溶鋼Ｍに投入されたフラックスＦが溶融されてこそ、介在物の溶解または吸収が可能である。このため、投入された固相のフラックスＦが早く溶融されればされるほど、またはフラックスプールＦＰが早く形成されればされるほど、介在物の除去に有利である。
【0049】
ところが、固相フラックスＦの融点が高ければ、タンディッシュ１００にフラックスＦが投入されたときに、溶融されるまで長時間がかかってしまう。このため、フラックスＦが投入された直後、または鋳造の初期にはフラックスの溶融またはフラックスプールが足りない状態で鋳造が行われることにより、溶鋼中の介在物を十分に除去することができないため、これによる欠陥が生じる虞がある。したがって、フラックスの早い溶融のために、融点の低いフラックスを用意する必要がある。
【0050】
また、タンディッシュ１００は、カバー部材１４０によりカバーされているが、大気との接触を完璧に遮断することはできない。このため、タンディッシュ１００内の溶鋼Ｍは、大気との接触により酸化（以下、再酸化）される虞があり、これにより、溶鋼中に大量の介在物が生じる虞がある。すなわち、大気中の酸素と溶鋼中の酸化成分、例えば、アルミニウム（Ａｌ）とが反応して酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの介在物が多量生じてしまう虞がある。このような介在物は、鋳片の表面及び内部欠陥などを生じさせる要因となる。そして、タンディッシュ１００には別途の熱源が配設されないため、タンディッシュ１００内に収容された溶鋼は次第にその温度が低下してしまい、このため、タンディッシュ１００内において溶鋼が凝固されてしまう虞がある。なお、溶鋼の温度の低下及び凝固により鋳型３００に溶鋼を供給する浸漬ノズル４００が閉塞されてしまう虞があり、このような場合、操業を中断せざるを得ない。
【0051】
このため、タンディッシュ１００内の溶鋼の再酸化及び温度の低下を抑制もしくは防止することを目指して、タンディッシュ１００にフラックスＦを投入する。すなわち、タンディッシュ１００内の溶鋼Ｍの湯面をフラックスプールＦＰがカバーすることにより、溶鋼Ｍと大気との間の接触及び溶鋼の温度の低下を抑制もしくは防止することができる。
【0052】
ところが、固相フラックスの融点が高ければ、タンディッシュにフラックスが投入されたとき、溶融されるまで長時間がかかってしまう。このため、フラックスが投入された鋳造の初期にフラックスの溶融が足りなくなり、このため、溶鋼の湯面における一部の領域にフラックスプールが形成されなくなる虞がある。このため、溶鋼の湯面の一部が大気に晒されてしまうことが懸念される。また、フラックスが十分に溶融されてフラックスプールの厚さが１０ｍｍ以上になってはじめて、大気と溶鋼との間の直接的な接触を抑えることができる。ところが、フラックスが投入された鋳造の初期には、フラックスの溶融が足りないため、フラックスの厚さが１０ｍｍ以上にならない。このため、鋳造の初期にフラックスプールによる溶鋼の再酸化の抑制効果が低い。したがって、溶鋼の再酸化及び温度の低下の抑制のために融点の低いフラックスを用意する必要がある。
【0053】
また、溶融されたフラックス、すなわち、フラックスプールＦＰの粘度が高ければ、溶鋼Ｍの湯面の上においてフラックスが広くまたは均一に行き渡らない。別の言い方で説明すれば、溶鋼Ｍの湯面にフラックスプールＦＰが均一に形成されず、一部の領域に形成されないため、溶鋼Ｍの湯面の一部が晒されてしまう虞がある。このような場合、晒された湯面を介して溶鋼の再酸化が起こる。したがって、溶鋼の再酸化の防止のためにフラックスプールの粘度を低く確保する必要がある。
【0054】
以下では、本発明の実施形態に係るフラックスの成分について詳しく説明する。
【0055】
本発明の実施形態に係るフラックスＦは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、これらの他に、不可避な不純物が含まれてもよい。なお、フラックスは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含んでいてもよい。
【0056】
ここで、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、フラックスＦの製造のために人為的に添加される成分ではない。フラックスＦの製造のために混合される酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む原料及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む原料のそれぞれに酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が含まれているため、フラックス内に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が含まれることになる。
【0057】
上述したように、フラックスは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含んでいてもよいが、以下では、説明のしやすさのために、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のそれぞれを含むか否かに応じて、互いに異なるフラックスに分けて説明する。
【0058】
すなわち、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）を含み、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含まないフラックスを第１の実施形態に係るフラックス、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含み、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含まないフラックスを第２の実施形態に係るフラックス、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含み、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含まないフラックスを第３の実施形態に係るフラックス、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）をいずれも含むフラックスを第４の実施形態に係るフラックスと命名する。
【0059】
【表1】
【0060】
表１に基づいて再び説明すると、第１の実施形態に係るフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、第２の実施形態に係るフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含む。また、第３の実施形態に係るフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含み、第４の実施形態に係るフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含む。これらの実施形態に係るフラックスは、融点が１３１０℃以下、より具体的には、１２５０℃以上１３１０℃以下と低い。なお、フラックスを投入してから８分以内、より具体的には、６分～７．５分内に完全に溶融される。
【0061】
また、フラックスの融点は、１２５０℃以上１２８０℃以下であってもよい。そして、１４００℃における粘度が７ｐｏｉｓｅ以下、より具体的には、２ｐｏｉｓｅ以上７ｐｏｉｓｅ以下と低い。さらに、フラックスの粘度は、２ｐｏｉｓｅ以上４ｐｏｉｓｅ以下であってもよい。なお、このようなフラックスプールの介在物の溶解度または除去効率が従来に比べて高い。
【0062】
以下、第１の実施形態に係るフラックスについて詳しく説明する。成分の含量について説明するに当たって、「下限値～上限値」の形で説明されるが、これらは、「下限値以上、上限値以下」のことを意味する。
【0063】
第１の実施形態に係るフラックスＦは、フラックスＦの全体の重量％に対して、４０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～４０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２重量％～１０重量％の酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び５重量％～１０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む。フラックスＦは、より好ましくは、フラックスＦの全体の重量％に対して、酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％含まれてもよい。
【0064】
酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、タンディッシュフラックスを構成するベース物質であって、フラックスＦの全体の重量％に対して酸化カルシウム（ＣａＯ）は４０重量％～６０重量％含まれ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は２５重量％～４０重量％含まれる。より好ましくは、酸化カルシウム（ＣａＯ）は５０重量％～６０重量％含まれ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は２５重量％～３４重量％含まれてもよい。
【0065】
一方、酸化カルシウム（ＣａＯ）が４０重量％～６０重量％を外れるか、あるいは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～４０重量％の範囲を外れる場合、フラックスＦの融点及びフラックスプールＦＰの粘度が高いという不都合がある。このため、タンディッシュ１００に投入されたフラックスＦの溶融速度が遅く、介在物の溶解度が低い他、溶鋼の湯面の全体にフラックスプールＦＰが均一に行き渡らないため、湯面が晒されてしまうという不都合が生じる虞がある。
【0066】
酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、フラックス内に５重量％～１０重量％にて含有されるが、これは、フラックスの製造のための酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む原料及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む原料のそれぞれに酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が含まれているためである。すなわち、４０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～４０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含むフラックスの製造のために酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む原料及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む原料を混合すれば、前記フラックスＦ内に５重量％～１０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が含まれることが可能になる。他の例を挙げると、５０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～３４重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含むフラックスの製造のために酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む原料及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む原料を混合すれば、前記フラックスＦ内に６重量％～９重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が含まれることが可能になる。
【0067】
酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）は、フラックスＦの全体の重量％に対して２重量％～１０重量％にて含まれる。より好ましくは、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％にて含まれてもよい。酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）は、主として融点を低下させる機能をする。ところが、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が２重量％未満である場合、融点を低下させる効果があまり得られない。これにより、フラックスの融点が高いため、タンディッシュ１００に投入されたフラックスＦの溶融速度が遅いという不都合がある。
【0068】
一方、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）の含量が増加すればするほど、フラックスの融点が下がる傾向にある。そして、融点が低ければ低いほど、フラックスが早く溶融されるので、鋳造の初期の介在物の除去、溶鋼の再酸化及び温度の低下を防ぐのに有利である。なお、一般に、タンディッシュに投入されるフラックスは、製造される鋼種によらずに同一の成分組成のフラックスを用いる。ところが、ほとんどの鋼種は、溶鋼中のボロン（Ｂ）の含量を特に制限しないが、肉厚の厚い厚板などの鋼種を製造する場合、ボロン（Ｂ）の含量を所定の含量以下に制限する。
【0069】
このため、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が多量含有されているフラックスは、厚板のようにボロン（Ｂ）の含量の制限が必要な鋼種の製造に際して用いることができない。これは、フラックス内のボロン（Ｂ）が溶鋼にピックアップされて溶鋼中のボロン（Ｂ）の含量を増加させるためである。なお、ボロン（Ｂ）の含量の制限が必要な鋼種の製造のためにフラックスを別途に用意する場合、それに伴うコストが追加される。
【0070】
したがって、ボロン（Ｂ）の含量が制限されない鋼種とボロン（Ｂ）の含量が制限される鋼種を問わずに、汎用的に使用可能なフラックスを用意する必要がある。このため、実施形態においては、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）がフラックスの全体の重量％に対して１０重量％以下にて含まれるように用意する。一方、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が１０重量％を超える場合、これは、ボロン（Ｂ）の含量の制御が必要な鋼種、例えば、厚板の製造に使用できなくなる虞がある。
【0071】
このようなフラックスＦは、パウダーまたは顆粒の状態に用意されるが、その粒径が１０ｍｍ以下になるように用意される。好ましくは、０．１ｍｍ～１０ｍｍ、より好ましくは、０．１ｍｍ～７ｍｍの粒径を有するように用意される。
【0072】
一方、フラックスＦを構成する粒子の粒径が１０ｍｍを超える場合、フラックスの溶融速度が遅いため、十分な溶融速度を確保することができなくなる虞がある。なお、粒径が小さければ小さいほど、溶融速度が増加するが、粒径が過剰に小さ過ぎる場合、フラックスＦをタンディッシュ１００に投入したり、製造されたフラックスＦを搬送したりするとき、粉塵が多量生じて操業に難点が生じる虞がある。したがって、０．１ｍｍ～１０ｍｍの粒径を有するようにフラックスを用意することが好ましい。
【0073】
上述したフラックスＦは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、フラックスＦは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）をさらに含んでいてもよい。
【0074】
すなわち、第２の実施形態に係るフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）をさらに含む。より具体的に、フラックスＦは、フラックスの全体の重量％に対して、４０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～４０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２重量％～１０重量％の酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、５重量％～１０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び２重量％～１０重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含む。より好ましくは、フラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）が２重量％～６重量％含まれてもよい。
【0075】
酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）は、融点及び粘度を下げる効果がある物質であって、フラックスの全体の重量％に対して２重量％～１０重量％、より好ましくは、２重量％～６重量％含まれる。ところが、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）が２重量％未満である場合、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）の添加により融点及び粘度を低下させる効果があまり得られない虞がある。
【0076】
一方、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）は、フラックス中の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応してＮａ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３の形態の高融点結晶相を生成することができる。そして、高融点結晶相が生成されるか、あるいは、その生成量が多ければ多いほど、フラックスＦの融点が上がる。また、フラックスＦ内の高融点結晶相の含量が多ければ多いほど、フラックスプールＦＰの粘度が高い。したがって、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）による高融点結晶相の生成を抑えるために、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）の含量を１０重量％以下に調節する。
【0077】
一方、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）が１０重量％を超える場合、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との間の反応量が多いため、多量の高融点結晶相が生成される虞がある。そして、これにより、フラックスの融点が上がり、粘度が増加する虞がある。
【0078】
上述した第２の実施形態に係るフラックスＦは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含む。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されず、フラックスＦは酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含まず、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）をさらに含む。
【0079】
すなわち、第３の実施形態に係るフラックスＦは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）をさらに含んでいてもよい。より具体的に、フラックスＦは、フラックスの全体の重量％に対して、４０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～４０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２重量％～１０重量％の酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、５重量％～１０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び２重量％～１０重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含む。より好ましくは、フラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が２重量％～６重量％含まれてもよい。
【0080】
フッ化カルシウム（ＣａＦ２）は、融点及び粘度を下げる効果がある物質であって、フラックスの全体の重量％に対して２重量％～１０重量％、より好ましくは、２重量％～６重量％含まれる。ところが、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が２重量％未満である場合、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）の添加により融点及び粘度を低下させる効果があまり得られない虞がある。
【0081】
一方、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応してＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３の形態の高融点結晶相を生成する虞があり、この高融点結晶相は、フラックスの融点及びフラックスプールの粘度を増加させる要因となる。したがって、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）による高融点結晶相の生成を抑えるために、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）の含量を１０重量％以下に調節する。
【0082】
しかしながら、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が１０重量％を超える場合、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との間の反応量が多いため、多量の高融点結晶相が生成する虞がある。そして、これにより、フラックスの融点が上がり、粘度が増加する虞がある。
【0083】
上述した第２及び第３の実施形態に係るフラックスＦには、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちのどちらか一方が含まれる。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、フラックスＦは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を両方とも含んでいてもよい。
【0084】
すなわち、第４の実施形態に係るフラックスＦは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）をさらに含む。より具体的に、フラックスＦは、フラックスの全体の重量％に対して、４０重量％～６０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、２５重量％～４０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２重量％～１０重量％の酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、５重量％～１０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、２重量％～１０重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び２重量％～１０重量％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含む。より好ましくは、フラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）が５０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～３４重量％、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が５重量％～１０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が６重量％～９重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）が２重量％～６重量％、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が２重量％～６重量％含まれてもよい。
【0085】
上述したような第１乃至第４の実施形態に係るフラックスは、融点が１３１０℃以下と低く、１４００℃における粘度が７ｐｏｉｓｅ以下と低い。なお、従来のフラックスに比べて介在物の溶解度が高いため、介在物の吸収率または除去率が高い。
【0086】
表１は、第１乃至第５の実験例によるフラックスの成分組成、融点、粘度及び浸食率を示す表である。図２は、第１乃至第５の実験例によるフラックスを用いた実験時における試片の浸食速度を示すグラフである。図３は、実験装置を示す図である。
【0087】
第１の実験例は、従来のフラックスであって、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含まない。そして、第２乃至第５の実験例によるフラックスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）を含む。なお、第３乃至第５の実験例によるフラックスは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうちの少なくともどちらか一方をさらに含む。
【0088】
第１乃至第５の実験例は、いずれも酸化カルシウム（ＣａＯ）が４０重量％～６０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が２５重量％～４０重量％、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が５重量％～１０重量％にて含まれている。そして、第２乃至第５の実験例は、いずれも酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が２重量％～１０重量％にて含まれている。また、第３及び第５の実験例は、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）が２重量％～１０重量％にて含まれ、第４及び第５の実験例は、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が２重量％～１０重量％にて含まれている。
【0089】
このため、第２の実験例は第１の実施形態に係るフラックス、第３の実験例は第２の実施形態に係るフラックス、第４の実験例は第３の実施形態に係るフラックス、第５の実験例は第４の実施形態に係るフラックスであると説明され得る。
【0090】
【表2】
【0091】
粘度は、第１乃至第５の実験例によるフラックスのそれぞれを１４００℃の温度に加熱し、１４００℃の温度において粘度測定器により測定したものである。なお、浸食率は、図３に示された実験装置を用いて実験して得た結果である。まず、図３に基づいて、実験装置について説明する。
【0092】
図３を参照すると、実験装置１０は、内部空間を有するチューブ１１と、チューブ１１の内部に配設され、フラックスＦが収容可能なルツボ１２と、ルツボ１２を加熱するヒーター１３と、試片Ｓの下部がルツボ１２の内部に嵌入できるように前記試片Ｓを支持し、回転可能な回転体１４と、ルツボ１２の温度を測定可能な測温器１５と、を備える。
【0093】
チューブ１１は、クォーツ（ｑｕａｒｔｚ）を含む材料から作製されてもよい。ヒーター１３は、チューブ１１の外側において前記チューブ１１の外周面を取り囲むように配設されてもよい。ここで、ヒーター１３は、抵抗加熱方式によりヒーティングされる発熱線を備える手段であってもよい。測温器１５は、ルツボの下部に位置するように少なくとも一部がチューブ１１の内部に位置するように配設されてもよい。このような測温器１５は、例えば、熱電対（ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｕｐｌｅ）であってもよい。
【0094】
試片Ｓは、溶鋼中の介在物と同じ成分から作製され、本実験のために用いられた試片Ｓは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる。
【0095】
実験のために、ルツボ１２内にフラックスＦを装入し、ヒーターを動作させてフラックスを溶融させる。このため、ルツボ内にフラックスプールＦＰが用意される。フラックスプールＦＰが形成されれば、回転体１４を下降させて試片Ｓの下部をフラックスプールＦＰに沈積させる。そして、回転体１４を用いて試片Ｓを所定の時間の間に回転させる。
【0096】
このような実験は、第１乃至第５の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて別途に行われる。そして、実験時ごとにルツボ１２に投入されるフラックスの量、試片ＳがフラックスプールＦＰに沈積される深さ、沈積させる時間、回転時間、回転速度をいずれも同一にした。なお、実験時ごとに用いられる試片Ｓは、その組成、大きさ及び質量が同じである。
【0097】
浸食率は、フラックスプールＦＰに沈積される前に試片Ｓの重さ（試片の最初の重さ）と実験が終わった後の試片Ｓの重さとの間の差分を用いて算出することができる。より具体的に説明すれば、実験を始める前に試片Ｓの重さ（試片の最初の重さ）を測定し、実験が終わった後に試片Ｓの重さを測定する。そして、試片Ｓの最初の重さと実験終了後の試片のＳ重さとの間の差分を算出する。ここで、算出された重さがフラックスプールＦＰに溶解されて減少した重さ（以下、減少重さ）である。
【0098】
そして、減少重さを試片Ｓの最初の重さで割ると（減少重さ／試片の最初の重さ）、重さ減少率が算出される。また、算出された重さ減少率に１００％を乗算して％単位の重さ減少率（％）を算出することもできる。次いで、算出された重さ減少率（％）を試片ＳがフラックスプールＦＰに沈積された全体の時間（ｍｉｎ）で割ると、時間当たり、例えば、分（ｍｉｎ）当たりの重さ減少率（％／ｍｉｎ）が算出され、これを浸食率（％／ｍｉｎ）と定義する。
【0099】
表１を参照すると、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が含まれている第２乃至第５の実験例が酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）が含まれていない第１の実験例に比べて融点及び粘度が低く、浸食率が高い。すなわち、第１の実験例は、融点が１３６０℃以上と高く、粘度は２３ｐｏｉｓｅ以上と高い。これに対し、第２乃至第５の実験例は、融点が１３１０℃以下と低く、粘度は７ｐｏｉｓｅ以下と低い。
【0100】
また、浸食率を比較すると、第１の実験例は０．６以下と低いものの、第２乃至第５の実験例は０．８以上と高い。
【0101】
ここで、試片Ｓは、介在物と同じ物質からなり、試片Ｓがルツボ内のフラックスプールＦＰに溶融されて前記試片の重さが減少するわけであるため、算出された浸食率が高ければ高いほど、フラックスプールが介在物への溶解度または介在物の除去効率が高いと解釈することができる。したがって、第２乃至第５の実験例によるフラックスにより生成されたフラックスプールが第１の実験例に比べて介在物の溶解度及び介在物の除去効率が高いということが分かる。
【0102】
図２は、上述したように、フラックスに沈積された時間に伴う試片の重さ減少率を示すものである。すなわち、フラックスに沈積された時間の経過に伴い、試片の減少重さを累積計算し、これを試片の最初の重さで割って比率化して示せば、図２の通りである。
【0103】
図２において、第１の実験例を例にとって説明すると、試片がフラックスに沈積された時間が１０分となったとき、試片の最初の重さの約６％が減少した状態である。また、試片がフラックスに沈積された時間が２０分となったとき、試片の最初の重さの約９％が減少した状態である。そして、このように時間に伴う重さ減少率の変化を用いて、重さ減少速度を知ることができる。ここで、試片の重さ減少は、試片がフラックスプールに溶解、すなわち、浸食されて起こるわけであるため、図２の重さ減少速度は、試片の浸食速度であると解釈することができる。
【0104】
図２を参照すると、第２乃至第５の実験例は、第１の実験例に比べて浸食速度が速い。これは、第２乃至第５の実験例によるフラックスにより形成されたフラックスプールが第１の実験例に比べて介在物の溶解速度が速いということを意味する。
【0105】
このように、第２乃至第５の実験例によるフラックスは、第１の実験例に比べて粘度が低く、浸食率及び浸食速度が高い。したがって、第１の実験例に比べて、第２乃至第５の実験例によるフラックスを用いて鋳造するとき、溶鋼の介在物を溶解させて除去する介在物の除去効率が向上する。したがって、介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【0106】
また、第２乃至第５の実験例によるフラックスの融点が第１の実験例に比べて低い。したがって、第１の実験例に比べて、第２乃至第５の実験例によるフラックスの溶融速度が速い。このため、第１の実験例に比べて第２乃至第５の実験例によるフラックスを用いる場合、短い時間内に相対的に多い量または肉厚の厚いフラックスプールを生成することができる。したがって、鋳造の初期に十分な量及び厚さのフラックスプールＦＰが形成されることにより、鋳造の初期の再酸化及び温度の低下をより有効に防ぐことができる。
【0107】
表１及び図２に戻り、第２乃至第５の実験例を比較すると、第３及び第５の実験例の浸食率は１．４以上であって、第２及び第４の実験例（１以下）に比べて高く、第３及び第５の実験例の浸食速度が第２及び第４の実験例に比べて高い。このことから、第２及び第４の実験例に比べて、第３及び第５の実験例によるフラックスにより形成されたフラックスプールが介在物の溶解度または介在物の除去効率が高いということが分かる。
【0108】
これを別の言い方で説明すれば、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のうち、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）を含むフラックス（第２の実験例）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含むフラックス（第４の実験例）を用いるときに比べて、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含むフラックス（第３の実験例）、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）をいずれも含むフラックス（第５の実験例）を用いるときに、溶鋼中の介在物の除去効率が向上するということが分かる。
【0109】
また、第３の実験例と第５の実験例とを比較すると、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）及び酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を含むフラックス（第３の実験例）を用いるときに比べて、酸化ボロン（Ｂ２Ｏ３）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）をいずれも含むフラックス（第５の実験例）を用いるときに、溶鋼中の介在物の除去効率が向上するということが分かる。
【0110】
図４は、表１の第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスをタンディッシュに投入したとき、時間に伴うフラックスの溶融状態を撮った写真である。図５は、第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて七回のチャージを連続して行う鋳造を行うとき、各チャージごとに鋳型内の溶鋼中の酸素含量（ｐｐｍ）を測定した結果である。
【0111】
実験のために、図１に示したような実際の鋳造設備のタンディッシュ１００に第１及び第３の実験例によるフラックスを投入した。すなわち、タンディッシュ１００の中央領域１１１ａ及び第１の外側領域１１１ｂに第１の実験例によるフラックスを投入し、第２の外側領域１１１ｃに第３の実験例によるフラックスを投入した。
【0112】
タンディッシュ１００内に総７０トン（ｔｏｎ）の溶鋼を供給するが、タンディッシュ内に溶鋼が３０トン（ｔｏｎ）となる時点で第１及び第３の実験例によるフラックスを投入した。このとき、中央領域１１１ａ、第１の外側領域１１１ｂ及び第２の外側領域１１１ｃに投入されるフラックスの量を１３０ｋｇと同一にした。
【0113】
タンディッシュ１００の内部は、第１及び第２の上堰１２０ａ、１２０ｂにより画成されているため、中央領域１１１ａ、第１及び第２の外側領域１１１ｂ、１１１ｃのそれぞれに投入されたフラックスは互いに混合されない。
【0114】
タンディッシュ１００へのフラックスの投入が完了した後、第１の実験例によるフラックスが投入された第１の外側領域１１１ｂの上側及び第３の実験例によるフラックスが投入された第２の外側領域１１１ｃの上側のそれぞれにおいて写真を撮影した。より具体的に、カバー部材１４０にサンプリングのために設けられた孔を用いて撮影した。このとき、時間の経過に伴い写真を撮影し、これをまとめて図４のように示した。
【0115】
また、上述したように、タンディッシュ１００の中央領域１１１ａ及び第１の外側領域１１１ｂに第１の実験例によるフラックス、第２の外側領域１１１ｃに第３の実験例によるフラックスを投入して七回のチャージの鋳造を連続して行うとき、各チャージ時ごとに鋳型３００内の溶鋼中の酸素の含量（ｐｐｍ）を測定した。すなわち、各チャージ時ごとに第１の鋳型３００ａ内の溶鋼Ｍ及び第２の鋳型３００ｂ内の溶鋼Ｍのそれぞれをサンプリングして酸素の含量を測定し、これをまとめて図５のように示した。
【0116】
ここで、第１の鋳型３００ａ内の溶鋼は、タンディッシュ１００内において第１の実験例によるフラックスによりカバーされていた溶鋼であり、第２の鋳型３００ｂ内の溶鋼は、タンディッシュ１００内において第３の実験例によるフラックスによりカバーされていた溶鋼である。
【0117】
図４を参照すると、第１の外側領域１１１ｂに投入されたフラックス（第１の実験例）は、投入されてから約１４分となる時点で完全に溶融された。これに対し、第２の外側領域１１１ｃに投入されたフラックス（第３の実験例）は、投入されてから約６．９分で完全に溶融されたということが分かる。このことから、第３の実験例によるフラックスが第１の実験例によるフラックスに比べて融点が低く、溶融速度が約２倍速いということが分かる。
【0118】
さらに、図５を参照すると、チャージの順番が増加するにつれて、溶鋼中の酸素（Ｏ）の含量が減少する傾向にあるが、第３の実験例が第１の実験例に比べて酸素（Ｏ）の含量が低いということが分かる。
【0119】
一方、溶鋼中の介在物は、金属酸化物の形態で存在するため、溶鋼中の酸素（Ｏ）の含量を用いて、溶鋼中の介在物の含量を相対的に知ることができる。すなわち、溶鋼中の酸素（Ｏ）の含量が低いときに、高いときに比べて、溶鋼中の介在物の含量が相対的に低いと解釈することができる。このため、図５から、第１の実験例に比べて第３の実験例によるフラックスを用いるときに溶鋼中の介在物の除去効率が高いということが分かる。
【0120】
図６は、第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージ（ｃｈａｒｇｅ）の鋳造を連続して行うとき、タンディッシュ内のフラックスの状態をチャージが進むにつれて撮影して示す写真である。図７は、第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージ（ｃｈａｒｇｅ）の鋳造を連続して行うとき、２回目、４回目、６回目のチャージ時にタンディッシュ内のフラックスの融点を測定した結果である。図８は、第１の実験例によるフラックス及び第３の実験例によるフラックスのそれぞれを用いて六回のチャージの鋳造を連続して行うとき、チャージごとに鋳型内の溶鋼中の酸素の含量（ｐｐｍ）を測定した結果である。
【0121】
実験のために、図１に示したような実際の鋳造設備のタンディッシュ１００にフラックスを投入して、六回のチャージの鋳造を連続して行った。このとき、タンディッシュ１００の中央領域１１１ａ、第１及び第２の外側領域１１１ｂ、１１１ｃのすべてに第１の実験例によるフラックスを投入して六回のチャージの鋳造を連続して行った。また、同様に、タンディッシュの中央領域１１１ａ、第１及び第２の外側領域１１１ｂ、１１１ｃのすべてに第３の実験例によるフラックスを投入して六回のチャージの鋳造を連続して行った。
【0122】
タンディッシュ内に総７０トン（ｔｏｎ）の溶鋼を供給するが、タンディッシュ内に溶鋼が３０トン（ｔｏｎ）となる時点でフラックスを投入した。なお、第１及び第３の実験例によるフラックスの投入量を１３０ｋｇと同一にした。
【0123】
また、実際の鋳造の操業に際して複数のチャージの鋳造を連続して行うとき、タンディッシュ内の溶鋼Ｍの保温のために灰化もみ殻が投入される。このため、実験に際しても取鍋２００が取り替えられる度に、または新たなチャージが始まる度にタンディッシュ１００に灰化もみ殻を投入した。
【0124】
このようにして投入された第１及び第３の実験例によるフラックスを用いて、六回のチャージの鋳造を連続して行う。このとき、２回目のチャージから６回目のチャージまで各チャージごとにタンディッシュ１００の中央領域１１１ａの上側から写真を撮影し、これをまとめて図６のように示した。
【0125】
なお、六回のチャージの連続鋳造を行いながら、２回目、４回目、６回目のチャージ時にタンディッシュ内のフラックスをサンプリングして融点を測定し、これをまとめて示したものが図７である。
【0126】
また、六回のチャージの連続鋳造を行いながら、２回目のチャージから６回目のチャージまで各チャージごとに鋳型内の溶鋼中の酸素の含量（ｐｐｍ）を測定し、これをまとめて示したものが図８である。
【0127】
図６の第１の実験例の３回目のチャージの写真を見ると、相対的に彩度が高い、または暗い部分があるが、この部分が、フラックスプールが固化された部分である。なお、３回目のチャージに比べて、４回目のチャージ、５回目のチャージ、６回目のチャージにおいて全体的に彩度が高いか、あるいは、暗い。これは、３回目のチャージに比べて、４回目のチャージ、５回目のチャージ、６回目のチャージにおけるフラックスプールの固化面積が広くなる（または、増加する）ためである。
【0128】
さらに、フラックスの固化は、上述したような彩度または明暗だけではなく、写真ではない目視にて表面の粗さを把握して知ることもできる。第１の実験例の３回目のチャージを例に取って説明すれば、部分的に固化された部分はその表面がまるで石のように粗いものの、残りの領域はそうではない。このため、目視にて表面粗さを把握してフラックスプールの固化の有無または固化面積を知ることができる。
【0129】
第１の実験例の場合、３回目のチャージにおいてフラックスの固化の現象が起こり始める。そして、４回目のチャージからは固化された面積が増加する。フラックスの固化は、取鍋の取り替え時ごとに取鍋のフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）及び灰化もみ殻が投入されて、タンディッシュ内のフラックスの融点が高くなるためである。
【0130】
これに対し、第３の実験例の場合、６回目のチャージまでも固化が起こっていない。これは、第３の実験例によるフラックスが第１の実験例に比べて融点が低いため、固化の現象が第１の実験例に比べて緩和されるためである。したがって、第３の実験例によるフラックスは、第１の実験例に比べて固化が遅く起こり始めるか、あるいは、固化されない。このため、フラックスの使用チャージ回数または使用時間を増やすことができる。
【0131】
上述したような第１及び第３の実験例のそれぞれの固化の有無及び固化面積は、図６の写真上における彩度または明暗をもって把握したり、作業者が目視にて表面粗さを把握したりして判断したものである。
【0132】
フラックスが固化されるか、あるいは、固化された量が増えると、タンディッシュに投入されたフラックスの融点が上がる。図７を参照すると、第１の実験例は、４回目のチャージ時に融点が１４００℃を超えるのに対し、第３の実験例は、６回目のチャージ（最後のチャージ）までも融点が１３５０℃を超えず、１４００℃以下である。
【0133】
このことから、たとえ取鍋の取り替え時ごとに同じ量にて取鍋フィラー及び灰化もみ殻が投入されるとしても、第３の実施形態に係るフラックスを用いる第１の実施形態に比べて、タンディッシュ内のフラックスの融点を低く保つことができるということが分かる。
【0134】
また、図８を参照して、各チャージに応じた鋳型内の溶鋼中の酸素（Ｏ）の含量（ｐｐｍ）を比較すると、第３の実験例が第１の実験例に比べて低い。そして、第３の実験例の場合、１回目のチャージから最後のチャージの鋳造まで鋳型内の溶鋼の酸素の含量が２０ｐｐｍ以下である。これを通じて、第１の実験例に比べて、第３の実験例によるフラックスを用いたときに介在物の除去効率が高いということが分かる。
【0135】
本発明の実施形態に係るフラックスまたは前記フラックスにより形成されたフラックスプールは、介在物の溶解度または介在物の除去効率が従来に比べて高い。これにより、従来に比べて介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【0136】
また、実施形態に係るフラックスの融点が従来に比べて低いので、溶融速度が速い。このため、実施形態に係るフラックスを用いる場合、従来に比べて短い時間内に多い量のフラックスを溶融することができる。これにより、鋳造の初期に十分な量及び厚さのフラックスプールが形成されることにより、鋳造の初期の再酸化及び温度の低下をより有効に防ぐことができる。
【0137】
さらに、フラックスの融点が低いので、たとえ複数のチャージの鋳造を連続して行うとしても、フラックスの固化を抑制もしくは防止することができる。したがって、連続鋳造の初期から末期まで介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0138】
本発明の実施形態に係るフラックスによれば、介在物の溶解度または介在物の除去効率が従来に比べて高い。これにより、従来に比べて介在物による欠陥の発生が抑制もしくは防止された鋳片を製造することができ、鋳片の品質を向上させることができる。
【0139】
また、実施形態に係るフラックスの融点が従来に比べて低いので、溶融速度が速い。このため、実施形態に係るフラックスを用いる場合、従来に比べて短い時間内に多い量のフラックスを溶融することができる。これにより、鋳造の初期に十分な量及び厚さのフラックスプールが形成されることにより、鋳造の初期の再酸化及び温度の低下をより有効に防ぐことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】